[비즈한국] 宇宙中發現的最重恆星究竟是哪一顆？對此一直存在爭議。大麥哲倫星雲位於南半球夜空，至今仍是幼年恆星活躍誕生的現場。我們甚至可以看到新生的恆星向四面八方噴射出強大能量，吹散塵埃雲留下的痕跡。其中，有些雲團被吹出的形狀如同巨大的毒蜘蛛，因此得名“蜘蛛星雲（Tarantula Nebula）”。
這裡曾發現過一顆遠超天文學家預想的超重恆星，名字叫R136。最初發現時，據推測其質量竟超過太陽的2000倍。但根據物理學常識，無論恆星質量再大，其上限通常不會超過太陽質量的100倍左右。這完全是不合常理的質量。
後來，科學家透過哈勃太空望遠鏡對麥哲倫星雲進行了精密觀測。下圖是2009年10月20日哈勃拍攝的麥哲倫星雲影像。透過哈勃更精細的觀測，天文學家意識到R136實際上並非單一恆星，而是一個由多顆恆星聚集而成的星團。因為恆星在極小的空間內過度密集，導致最初無法將其區分開來。
在不足1光年、約0.6光年寬的範圍內，聚集著無數恆星。實際上，其中至少有七顆以上的恆星，質量都超過了太陽質量的100倍。有趣的是，這是人類迄今為止發現的所有恆星中，囊括了第1名到第25名最重恆星的“窒息級”重力現場。在哈勃望遠鏡之前，由於視野模糊，人們將這些恆星混為一體，因此才產生了存在一顆2000倍太陽質量的“荒謬恆星”的錯覺。
但這片區域的謎團並未就此結束。過去R136以“最重恆星聚集地”而聞名，如今它又獲得了一個新頭銜：擁有移動速度最快的“超高速星”的星團。
如果說詹姆斯·韋布空間望遠鏡發射前，哈勃是展現宇宙最清晰視野的“眼睛”，那麼還有另一臺空間望遠鏡正在默默執行著自己的使命，那便是“蓋亞（Gaia）”。蓋亞衛星在繞日軌道上與地球伴行，測量銀河系中數億顆恆星的精確距離與執行軌道。透過這些資料，科學家繪製出了周邊數萬光年範圍內的恆星立體地圖。它還能反向追蹤每顆恆星的軌跡，預測過去它們在銀河系中的位置，以及未來將如何移動，從而實現跨越時間的預判。
得益於卓越的效能，蓋亞的目光並不侷限於銀河系內。距離銀河系最近的矮星系——麥哲倫星雲中的恆星也成了蓋亞的目標。近日，天文學家基於蓋亞的觀測結果發現，居住在麥哲倫星雲R136星團中的恆星正以驚人的速度移動。它們看起來像是要快速逃離星團。這種試圖逃出星團的恆星被稱為“逃逸星（Runaway stars）”。
正如前面所說，該星團是恆星誕生最活躍的區域之一，無數幼年恆星在此爆發性生長。這裡聚集了70多顆超重的O型恆星以及向四周噴射巨大能量的狂暴沃爾夫-拉葉星。單是星團的總質量就超過了太陽質量的45萬倍。由於在一個極小的空間內擠滿了沉重的恆星，相鄰恆星之間的重力相互作用導致軌道動盪。因此，偶爾會出現倒黴的恆星被甩出原有軌道，快速飛向星團外部。天文學家此前透過哈勃望遠鏡觀測，就已經發現過該星團中的逃逸星。
然而，此次蓋亞的觀測資料將逃逸星的數量瞬間增加到了55顆。它們都在拼命逃離星團中心。令人震驚的是，此次確認的逃逸星數量竟佔到了該星團已知恆星總數的三分之一。實際上，接近30%的成員正在集體大逃亡！
透過蓋亞資料反向追蹤各恆星的精密執行史，推測該星團歷史上曾發生過兩次大規模逃離。第一次浪潮發生在180萬年前星團誕生之初，隨著大量恆星瞬間爆發式形成，重力作用首次激增，大量恆星在那時被甩出星團。在經歷了短暫的平靜後，20萬年前由於臨近星團經過，引發了第二次浪潮。天文學家推測，2012年才被發現的周邊星團正是“罪魁禍首”。在經歷第二次浪潮後，星團內的恆星大多向同一方向集體湧出。
恆星的質量越大，壽命就越短。它們在短短幾百萬到幾千萬年的生命終點，會伴隨著巨大的超新星爆炸而消失。從原有星團中逃脫並遊蕩在星系空間的逃逸星，可能成為銀河系內隨時隨地會爆炸的“定時炸彈”。天文學家推測，如果這些逃離故鄉在宇宙空間遊蕩的恆星從遠古時代就已存在，它們或許正是引發宇宙整體電離——即“再電離”過程的主角。
飛向宇宙各個角落的這些定時炸彈式恆星最終發生爆炸，向周圍宇宙空間噴射出強烈的紫外線。特別是當逃逸星深入塵埃雲中併發生爆炸時，會將其周圍氣體雲中的原子大量電離。
麥哲倫星雲是伴隨著人類歷史及科學進步的驚人現場之一。天文領域的許多偉大發現都源於麥哲倫星雲。最初在南半球航行時，探險家麥哲倫看到了天空中模糊的雲狀星團，麥哲倫星雲從此成為航海者的嚮導。進入1900年代，它向人類展現了內部多變的變星面貌。得益於天文學家亨麗愛塔·勒維特（Henrietta Leavitt）的研究，我們掌握了透過變星測量星際距離、評估宇宙尺度的方法，這也為埃德溫·哈勃揭示包含銀河系外無數星系的巨大宇宙真相奠定了基礎。
如今，麥哲倫星雲依然是我們身邊最活躍的領域，孕育著最重的恆星和速度最快的恆星。它就像是一個裝載著宇宙中各種極端案例的奇蹟樣本箱和寶藏。它也是詹姆斯·韋布、哈勃及所有空間望遠鏡必拍的最美世界。
在銀河系旁不僅有一個，而是有兩個這樣的寶藏箱，這或許是天文學上的大幸。我們無需翻找數百億光年外遙遠而模糊的宇宙，就能在身邊近距離觀察宇宙中最極端的現象。如果銀河系旁沒有麥哲倫星雲，人類的天文學發展或許會滯後幾個世紀。
參考
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08013-8
作者池雄培（音譯）是誰？一位熱愛貓咪與宇宙的人。童年時在觀看《銀河鐵道999》後，立下了向世人宣傳宇宙之美的志向。目前在延世大學銀河演化研究中心及近宇宙論實驗室研究透過銀河相互作用帶來的演化，並透過演講和寫作等多種形式進行科學傳播活動。著有《曖昧中的天文臺》、《整天想宇宙》、《星，光的科學》等書籍。